機場導航站綜合監控系統的前端采集裝置設計

2 視頻壓縮主板設計
音視頻壓縮主板如圖2所示,采用 GO7007SB 芯片進行音視頻壓縮。此芯片是美國 WIS 公司的一款支持多格式的 MPEG4 視頻編碼芯片。它采用了多種高精度的壓縮算法，能輸出MPEG4、MPEG-2、MPEG-1、H.263、MJPEG等數據流格式，同時支持完美的音視頻同步輸出。能夠輸出的最大規格為：以30 S/s的幀率輸出NTSC制式的分辨率為720×480，以25 S/s的幀率輸出PAL制式的分辨率為720×576。此外該芯片還提供了豐富的外圍硬件接口:支持10位RGB Bayer視頻解碼器接口、32位數據、100 MHz的SDRAM數據總線接口、I2C總線接口、 I²S 外部音頻/PCM編碼器/DSP接口以及靈活的HPI主機接口;可以支持多種類型的CPU,多數CMOS和CCD傳感器以及 Philips公司SAA711X視頻處理器,都能無縫連接到視頻輸入接口。

視頻采集是由Philips公司出產的視頻數據捕獲芯片SAA7113完成的。SAA7113主要將模擬的視頻信號進行數字采樣并轉化為ITU656標準輸出格式的數字視頻信號，前端輸入的視頻信號可以是NTSC制式、PAL制式或者SECAM制式的。SAA7113可在G07007SB的I2C總線時序的控制下，將捕獲到的ITU656 YUV 4:2:2格式的數字視頻數據通過10 位 RGB Bayer視頻解碼器接口輸入到G07007SB。
音頻采集是由TI旗下的BURR—BROWN公司生產的立體聲音頻采集芯片PCM1800完成的。它主要將模擬的立體聲音頻信號轉換成符合I2S總線標準格式的數字音頻信號，數字音頻信號再從I²S外部音頻接口輸入到G07007SB。G07007SB支持ADPCM編碼,允許1:4音頻壓縮，為A/V同步產生音頻采樣計數和音頻標簽。
主板的中央控制器選用Samsung公司的 S3C2410 嵌入式處理器。它 是 一 款 基 于ARM940 內核的SoC芯片,主要實現整個系統的控制和調度管理,如系統級別初始化、 配置、 用戶接口、 用戶命令執行、PC通信和系統控制等。S3C2410植入源碼開放的?滋Clinux 嵌入式操作系統為控制平臺。S3C2410和 GO7007SB通過HPI 通 信。HPI 物 理 上 連 接GO7007SB 端口和ARM的總線控制器BUSC, S3C2410通過編程HPI在GO7007SB內存映射中打開一個32 KB窗口,然后再訪問 GO7007SB內存。這樣, S3C2410和GO7007SB都可以訪問SDRAM,從而有效地共享大量的圖像數據塊。S3C2410和GO7007SB共享一種數據結構,用于命令請求、 確認和數據的交互。
ARM9處理器還可以直接與數據采集接口板塊連接，讀取環境監測設備的數據，處理后與音視頻數據一起打包后通過8139發送到網絡上與遠端的集中監控中心的上層監控系統進行通信。Flash存儲器用于將裝置的網絡參數和配置參數永久保存,當上電復位的時候，即讀取出來初始化主板。液晶顯示屏用于顯示現場的時間和室內溫濕度以及當前設備的狀態，如果出現故障將會顯示ALARM信息,正常情況下每隔1 s刷新時間和溫濕度數據。
3 環境數據采集卡設計
環境數據采集卡如圖3所示。環境數據采集卡可以通過DB9接頭與音視頻壓縮主板進行連接通信，向其提供采集到的環境數據。此采集卡是在ARM9處理器S3C2410上嵌入Linux操作系統作為控制平臺,來控制與外接的各種環境數據采集設備之間的通信。此外還通過GM8125將一個串口擴展為5個串口,再經過5個SN75LBC184芯片將RS232信號轉換為RS485信號；由于環境采集的設備多數都是RS485接口的信號，擴展的5個RS485接口可以掛接任意485采集設備。這樣大大提高了系統的負載能力和可擴展性。